KR20130139272A - 고체 공급기 방출 포트 - Google Patents

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KR20130139272A
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Abstract

본원은 고체의 유동 및 이송 유체의 유동과 연통하는 고체 공급기를 제공한다. 고체 공급기는 고체의 유동을 내부에 갖는 출구 채널 및 출구 채널과 연통하는 방출 포트를 포함할 수도 있다. 방출 포트는 이송 유체의 유동과 연통하는 입구 및 유동 채널을 더 포함할 수도 있다. 유동 채널은 입구에 비교할 때 감소된 단면 영역을 출구 채널 주위에 포함할 수도 있다.

Description

고체 공급기 방출 포트{SOLIDS FEEDER DISCHARGE PORT}
본원은 전반적으로 공압 이송 시스템에 관한 것이고 그리고 보다 특히 고체 공급기를 위한 개선된 방출 포트에 관한 것이다. 개선된 방출 포트를 갖는 고체 공급기는 가스화 시스템 등에서 이용되는 것과 같은 공압식 이송 시스템에서 고체의 안정된(steady) 유동을 제공한다.
공지된 통합형 가스화 조합 사이클(integrated gasification combined cycle; "IGCC") 발전 시스템은, 하나 이상의 발전 터빈 시스템과 통합된 가스화 시스템을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 공지된 가스화 장치가 석탄과 같은 연료와 공기 또는 산소, 증기, 및 기타 첨가제의 혼합물을 부분적으로 연소된 가스의 출력으로 변환시킬 수 있을 것이며, 상기 부분적으로 연소된 가스는 합성 가스 또는 "신가스(syngas)"로서 전형적으로 지칭된다. 전형적으로, 이러한 고온의 부분적으로 연소된 가스는 오염물질을 제거하기 위한 통상적인 기술들을 이용하여 스크러빙되고(scrubbed) 이어서 가스 터빈 엔진의 연소기로 공급된다. 가스 터빈 엔진은, 다시, 전력의 생산을 위한 발전기에 동력을 공급하거나, 또는 다른 타입의 부하를 구동시킨다. 증기 터빈을 위한 증기를 생성하기 위해서, 가스 터빈 엔진으로부터의 배기물(exhaust)이 열 회수 증기 발생기로 공급될 수도 있다. 또한, 증기 터빈에 의해서 발생된 동력이 발전기 또는 다른 타입의 부하를 구동시킬 수도 있다. 유사한 타입의 발전 시스템이 공지되어 있을 것이다.
일반적으로, 이러한 공지된 가스화 시스템은, 일정한 성능을 보장하기 위해서, 석탄을 가스화 장치로 비교적 안정된 유량으로 전달하기 위한 이송 시스템을 필요로 한다. 하나의 공지된 타입의 이송 시스템으로서 공압식 이송 시스템이 있으며, 그러한 공압식 이송 시스템에서는, 운반 매체 또는 캐리어 가스로서 질소, 이산화탄소 또는 천연 가스와 같은 가스의 유동을 이용하여, 미세하게 연마된 석탄 입자들이 도관을 통해서 가스화 장치로 이송된다. 그러나, 공압식 이송 시스템에서 석탄, 또는 임의의 다른 타입의 이송되는 고체의 유량은 일반적으로 시간 가변적인(varying) 변동(fluctuations)을 나타낼 수도 있다. 이러한 고체 유량 변동은, 공압식 이송 시스템 자체의 구성요소에 의해서 유발될 수 있는 고체와 캐리어 가스 사이의 유동 분할의 결과일 수도 있다. 예를 들어, 도관의 급격한(sharp) 벤딩부 또는 단면 영역의 변화는 가스의 이동에 대비한 고체의 이동 방해를 유발할 수 있다. 그러한 것은, 고체가 부화된(enriched) 캐리어 가스의 일부 영역 및 고체가 고갈된 다른 영역을 유도할 수도 있다. 그러한 상황에서, 도관을 따라서 고정 지점을 통과하는 시간에 대한 고체의 플롯(plot)이, 고체가 부화된 캐리어 가스의 영역을 나타내는 피크와 고체가 고갈된 가스의 영역을 나타내는 홈통부(trough)를 갖는 불규칙적인 파형의 형상을 취할 수도 있다. 유량 변동은 또한 고체 가압 설비와 같은 공압식 이송 시스템의 다른 구성요소에 의해서 유발될 수도 있다. 그러한 설비는, 자체의 본질적 성질에 의해서, 입자의 편중(aggregation) 또는 응집(agglomeration)을 유발할 수 있고, 그러한 입자의 편중이나 응집은 가압 장치 하류측의 고체 농도의 펄스를 일으킬 수 있다. 그러한 불안정한 유량은, 전술한 바와 같이, 양호하지 못한 가스화 장치 제어를 유도할 수 있고 그에 따라 저탄소 변환 등의 형태의 양호하지 못한 가스화 장치 성능을 유도할 수 있다.
그에 따라, 일반적으로 개선된 공압식 이송 시스템 및 특히 개선된 고체 공급기에 대한 요구가 있다. 그러한 개선된 공압식 이송 시스템 및 고체 공급기가 석탄과 같은 고체의 비교적 안정적인 유량을 제공할 수도 있고, 이는 다시, 개선된 전체적인 가스화 장치 성능을 제공할 수도 있고, 그에 따라 개선된 파워 플랜트 성능을 제공할 수도 있다.
그에 따라, 본원은 고체의 유동 및 이송 유체의 유동과 연통하는 고체 공급기를 제공한다. 고체 공급기는 고체의 유동을 내부에 갖는 출구 채널 및 출구 채널과 연통하는 방출 포트를 포함할 수도 있다. 방출 포트는 이송 유체의 유동과 연통하는 입구 및 유동 채널을 더 포함할 수도 있다. 유동 채널은 입구에 비교할 때 감소된 단면 영역을 출구 채널 주위에 포함할 수도 있다.
본원은 이송 가스의 유동을 통해서 고체 공급기를 빠져나가는 고체의 유동을 원활하게 하는(smoothing) 방법을 추가적으로 제공한다. 그러한 방법은 이송 가스의 유동을 고체 공급기의 방출 포트에 제공하는 단계와, 이송 가스의 유동 속도를 높이기 위해서 방출 포트를 관통하는 유동 채널의 단면 영역을 감소시키는 단계와, 고체의 유동과 이송 가스의 유동을 유동 채널 내에서 병합하는 단계와, 이송 가스 유동의 전단 작용(shearing action)에 의해서 고체의 유동을 분할하는(break up) 단계를 포함한다.
당업자는, 몇몇 도면 및 첨부된 청구항과 함께 고려할 때, 이하의 구체적인 설명으로부터 본원의 이러한 특징들 및 다른 특징들과 개선 사항들이 분명하게 이해할 수도 있다.
도 1은 가스화 장치 등과 함께 이용될 수 있는 바와 같은 공압식 이송 시스템의 일부를 도시한 개략도이다.
도 2는 공지된 고체 공급기의 사시도이다.
도 3은 본원에서 개시된 바와 같은 개선된 방출 포트를 갖는 고체 공급기의 상단부 단면도이다.
도 4는 도 3의 방출 포트의 측단면도이다.
도 5는 방출 포트의 대안적인 실시예의 측단면도이다.
도 6은 방출 포트의 대안적인 실시예의 상단부 단면도이다.
도 7은 도 6의 방출 포트의 측단면도이다.
도 8은 방출 포트의 대안적인 실시예의 상단부 단면도이다.
도 9는 도 8의 방출 포트의 측단면도이다.
도 10은 도 2의 출구 채널 밀봉 가스 분배 링의 일부를 도시한 측단면도이다.
도 11은 도 2의 방출 포트 밀봉 가스 분배 링의 상단부 단면도이다.
몇몇 도면을 통해서 유사한 도면부호가 유사한 구성요소를 나타내는 도면을 참조하면, 도 1은 가스화 시스템(105) 등의 적어도 일부와 함께 이용하기 위한 것으로서 본원에서 개시된 바와 같은 공압식 이송 시스템(100)의 부분을 도시한 도면이다. 공압식 이송 시스템(100)은 내부에 소정량의 석탄(120)을 갖는 석탄 공급원(110)을 포함할 수도 있다. 석탄 공급원(110)은 임의의 희망하는 크기 또는 형상을 가질 수도 있다. 유사하게, 석탄 공급원(110)은 임의 타입의 석탄, 석유 코크스(petroleum coke), 고체 바이오매스(biomass), 기타 고체 탄소계 연료, 또는 이들의 혼합물(이들 모두를 "석탄(120)"이라 지칭한다)을 포함할 수도 있다. 석탄(120)은 사용에 앞서서 연마되거나 다른 준비 작업을 거칠 수 있을 것이며, 그러한 준비 작업에는 가스화 장치 내에서 석탄의 가스화 특성을 강화하기 위해서 첨가될 수 있는 비-탄소계 광물질과 같은 다른 연마된 미립자 물질과의 혼합이 포함된다.
공압식 이송 시스템(100)은 석탄 공급원(110)의 하류측에 위치되고 석탄 공급원과 연통하는 고체 공급기(130)를 포함할 수도 있다. 고체 공급기(130)는, GE Energy Division of the General Electric Company of Schenectady, New York에 의해서 공급되는 미립자 고체 펌프인 Posimetric® Feeder와 같은 회전형의, 수렴하는(converging) 채널 고체 가압 및 계량 장치일 수도 있다. 다른 타입의 공급기, 고체 펌프, 또는 다른 타입의 이송 장치가 본원에서 이용될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 고체 공급기(130)는 속도 제어기(150)를 갖는 모터(140)에 의해서 구동될 수도 있다. 고체 공급기(130)는 공급기(130)의 입구(125)에서의 대기압으로부터 공급기(130)의 방출부(160)에서의 1000 psig(약 70 kg/cm2)를 상당히 초과하는 압력까지 고체를 가압할 수도 있다. 다른 구성이 본원에서 이용될 수도 있다.
고체 공급기(130)의 방출부(160)가 질소, 이산화탄소, 천연 가스, 하류 프로세스로부터 재활용된 가스와 같은 이송 가스(180)의 유동과 연통될 수도 있다. 다른 가스들이 또한 이용될 수도 있다. 이송 가스(180)가 고체 공급기(130)의 방출부(160)로부터의 고체의 유동(170)과 혼합되고 그리고 고체(170)를 도관(200)을 통해서 고체 공급기(130)의 하류로 이송한다. 또한, 고체 공급기(130)는, 임의 이송 가스(180)가 고체(170)의 유동을 거슬러서 공급기를 통해서 뒤쪽으로 이동하는 것을 방지하기 위한 그리고 입구(125)를 통해서 대기로 누출되는 것을 방지하기 위한 방식으로, 고체 공급기(130) 내로 주입되는 질소와 같은 밀봉 가스(190)의 유동과 연통될 수도 있다.
공압식 이송 시스템(100)은 고체 공급기(130)의 하류측에 위치된 유동 계량기(210)를 더 포함할 수도 있다. 유동 계량기(210)는 공압식으로 이송되는 고체의 유량을 측정하는데 적합한 통상적인 디자인일 수도 있고, 유동 요소(220), 유동 전달장치(transmitter)(230), 및/또는 다른 구성요소를 포함할 수도 있다. 다른 타입의 유동 측정 장치가 본원에서 이용될 수도 있다.
유동 계량기(210)의 출력이 제어기(240)와 연통될 수도 있다. 제어기(240)는 통상적인 마이크로프로세스 등의 임의 타입일 수도 있다. 제어기(240)는 고체 공급기(130)의 속도 제어기(150)뿐만 아니라 이송 가스(180)의 유동 및 밀봉 가스(190)의 유동과 연통하는 수많은 유동 제어 밸브(250)와 연통할 수도 있다. 제어기(240)는 고체(170)의 유동 속도를 희망하는 바에 따라서 제어한다. 임의의 다른 타입의 제어 장치가 본원에서 이용될 수도 있다.
공압식 이송 시스템(100)은 또한 가스화 장치(260)를 포함할 수 있을 것이며, 그러한 가스화 장치의 일부만이 도시되어 있다. 가스화 장치(260)는 유동 계량기(210)의 하류측에 위치될 수도 있다. 가스화 장치(260)가 통상적인 디자인을 가질 수 있고 그리고 연료 주입기(270) 또는 다른 타입의 흡입(intake) 장치를 포함할 수도 있다. 주지되어 있고 제어되는 화학적 반응들을 통해서, 가스화 장치(260)로 이송된 고체(170)의 유동이 산소, 물 및 가능하게는 다른 반응물(reactants)과 반응하여 신가스 생성물을 생성할 수도 있다.
도 2는 본원에 개시된 바와 같은 고체 공급기(300)를 도시한다. 전반적으로 설명하면, 고체 공급기(300)는 전술한 Posimetric® Feeder에 대한 개선이다. 고체 공급기(300)는 공급기 본체(310)를 포함한다. 둘 이상의 디스크(320)가 허브(325) 상에 장착될 수 있고, 그 허브는 다시 공급기 본체(310) 내의 회전 샤프트(330) 상에 장착된다. 디스크(320), 허브(325), 및 회전 샤프트(330)가 전술한 바와 같은 속도 제어기(150)를 갖는 모터(140)에 의해서 구동될 수도 있다. 다른 타입의 구동 수단이 본원에서 이용될 수도 있다. 본체(310)의 내측 표면, 허브(325)의 외측 원통형 표면 및 2개의 디스크(320)의 내측 표면이 고체(170)의 유동 통과를 위한 유동 경로(340)를 형성한다. 구체적으로, 유동 경로(340)가 저압 입구 채널(350)로부터, 허브(325)의 외측 표면 주위로, 그리고 고압 출구 채널(360)로 연장될 수도 있다. 많은 수의 포트가 출구 채널(360) 주위에 배치될 수도 있다. 이러한 예에서, 누출 가스를 위한 하나 이상의 환기(vent) 포트(370) 및 질소 등과 같은 밀봉 가스를 위한 하나 이상의 주입 포트(380)가 도시되어 있다. 고체 공급기(300)의 다른 타입 및 구성이 본원에서 이용될 수도 있다.
고체 공급기(300)의 출구 채널(360)이 본원에서 개시된 바와 같이 방출 포트(400)로 유도될 수도 있다. 방출 포트(400)는 공급기 본체(310)에 대해서 볼트로 체결되거나 달리 부착될 수도 있다. 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 방출 포트(400)는 이송 가스(180) 또는 다른 타입의 이송 매체의 유동과 연통될 수도 있다.
도 3 및 4는 방출 포트(400)의 단면도를 도시한다. 방출 포트(400)는 입구 플랜지(410)를 통해서 이송 가스(180)의 유동에 연결될 수 있고 그리고 출구 플랜지(420)에서 공압식 이송 라인(200)에 연결될 수도 있다. 방출 포트(400)는 입구 플랜지(410)로부터 출구 플랜지(420)까지 선형으로 연장되고 그리고 출구 채널(360)과 교차하는 유동 채널(430)을 구비할 수도 있고, 그에 따라 이송 가스(180)의 유동이 출구 채널(360)로부터 빠져나오는 고체를 포획(pick up)하고 그 고체를 공압식 이송 라인(200)을 통해서 하류로 운반할 수도 있다.
방출 포트(400)의 유동 채널(430)은 입구 플랜지(410) 및 출구 플랜지(420) 주위의 비교적 큰 원형 단면 영역, 원형 입구 단면 영역(440) 및 원형 출구 단면 영역(445)을 가질 수도 있다. 원형 입구 단면 영역(440) 및 원형 출구 단면 영역(445)은 동일할 수도 있고 또는 동일하지 않을 수도 있다. 또한, 유동 채널(430)은 출구 채널(360) 주위에서 감소된 단면 영역(450)을 가질 수도 있다. 이러한 예에서, 감소된 단면 영역(450)은 라운딩된 에지를 갖는 비교적 좁은 직사각형 형상을 가질 수도 있다, 임의 타입의 감소된 단면 영역이 본원에서 이용될 수도 있다. 원형 단면 영역(440 및 445)을 직사각형 단면 영역(450)과 연결하기 위해서, 이행 단면 영역(transitional cross-sectional areas)이 직사각형 단면 영역(450)의 양 측면에 존재할 수도 있다. 이행 입구 단면 영역(460) 및 이행 출구 단면 영역(465)이 도시되어 있다. 이행 입구 단면 영역(460) 및 이행 출구 단면 영역(465)이 동일할 수 있고 또는 동일하지 않을 수도 있다.
이송 가스(180)의 유동이 원형 입구 단면 영역(440)을 통해서 입구 플랜지(410) 주위의 방출 포트(400)로 유입됨에 따라, 이송 가스(180)가 유동 채널(430)의 이행 입구 단면 영역(460) 및 감소된 단면 영역(450)과 만나게 된다. 감소된 단면 영역(450)은 원형 입구 단면 영역(440)보다 상당히 작으며, 따라서, 이송 가스(180)가 출구 채널(360)을 가로지르고 고체(170)의 유동을 포획할 때, 이송 가스(180)의 속도가 상당히 빨라질 수도 있다. 그에 따라, 이송 가스(180)가 출구 플랜지(420)를 통해서 그리고 이송 라인(200) 내로 고체(170)의 유동을 이송한다.
출구 채널(360)로부터 빠져나오는 석탄(120)의 임의 응집체들이 감소된 단면 영역(450)과 함께 고속 이송 가스(180)의 전단 작용에 의해서 분할(응집체-분해)될 수도 있고 그리고 또한 출구 채널(360)로부터 빠져나오는 보다 자유롭게 유동하는 고체와 함께 이송된다. 유동 채널(430)이 이행 출구 단면 영역(465)을 통해서 그리고 출구 플랜지(420) 주위의 원형 출구 단면 영역(445) 내로 연장함에 따라서, 단면 영역 증가가 난류 소용돌이를 생성한다. 그러한 난류 유동은 이송 가스(180)와 고체(170)의 유동 내의 비말 동반된(entrained) 고체(보다 자유롭게 유동하는 고체 및 응집체-분해된 고체 모두)의 혼합을 촉진하여, 방출 포트(400)를 통한 유량 변동을 최소화할 것이다.
도 5는 본원에서 개시된 바와 같은 방출 포트(470)의 추가적인 실시예를 도시한다. 방출 포트(470)는 전술한 방출 포트(400)와 유사할 것이나, 가변적으로 감소되는 단면 영역(480)을 가진다. 가동형(moveable) 플레이트(490)가 유동 채널(430)의 가변적으로 감소되는 단면 영역(480) 내에 배치될 수도 있다. 유동 채널(430)의 단면 영역으로 변화시키기 위해서, 다른 타입의 구조물이 본원에서 이용될 수도 있다. 유동 채널(430)의 가변적으로 감소되는 단면 영역(480) 내에서 가동형 플레이트(490)의 위치를 변화시키기 위해서, 가동형 플레이트(490)가 샤프트(500) 또는 다른 타입의 구조물 상에 배치될 수도 있다. 가동형 플레이트(490) 및 샤프트(500)가 모터, 다른 타입의 구동 수단을 통해서 위치될 수 있고, 또는 수동적으로 셋팅될 수도 있다.
가동형 플레이트(490)가 가변적으로 감소되는 단면 영역(480)으로 하강될 때(lowered), 통과하는 이송 가스(180)의 유동 속도가 빨라질 것이다. 역으로, 가동 플레이트(490)의 상승은 통과하는 이송 가스(180)의 유동 속도를 느리게 할 것이다. 그에 따라, 시동 중인 경우 등과 같이 고체 공급기(300)를 통한 유량이 감소되는 경우에도, 가동형 플레이트(490)가 이송 가스(180)의 비교적 일정한 빠른 속도를 유지할 수도 있다. 다른 구성이 본원에서 이용될 수도 있다.
도 6 및 7은 본원에서 개시된 바와 같은 방출 포트(510)의 추가적인 실시예를 도시한다. 방출 포트(510)는 전술한 방출 포트(400)와 대략적으로 유사할 것이나, 유동 채널(430)의 감소된 단면 영역(450) 내에 위치된 하나 이상의 교반기(520)가 추가되어 있다. 임의 수의 교반기들(520)이 이용될 수도 있다. 교반기(520)는 샤프트(540)와 함께 회전되도록 샤프트(540) 상에 위치된 많은 수의 블레이드(530)를 포함할 수도 있다. 임의 형상 또는 수의 블레이드(530)가 이용될 수도 있다. 샤프트(540)가 모터로 구동될 수 있고 및/또는 통과하는 이송 가스(180)의 유동 속도에 의해서 구동될 수도 있다. 교반기(520)의 블레이드(530)가 유동 채널(430) 내의 감소된 단면 영역(450) 내에서 연속적으로 스위핑 작용(sweep)을 할 수도 있다. 그에 따라, 교반기(520)는 통과하는 고체(170)의 유동 내의 임의 편중체들을 분할하는 것을 돕는다. 블레이드(530)와 유동 채널(430)의 감소된 단면 영역(450)의 벽들 사이의 충분한 간극에 의해서, 이송 가스(180)의 유동이 막힘 없이 항상 통과하여 유동될 수 있게 보장된다. 다른 타입의 교반 장치가 본원에서 이용될 수도 있다.
그에 따라, 고체 공급기(300) 상에서의 방출 포트(400, 470, 또는 510)의 이용은, 고체(170)의 유동이 방출 채널(360)의 단부에 도달하고 공압식 이송 라인(200) 내로 진입할 때, 고체(170)의 유동 내의 임의 편중체들의 분할을 돕는다. 그에 따라, 고체(170)의 유동이 원활해지고, 따라서 개선된 고체 유량 제어를 제공한다.
도 8 및 9는 본원에서 개시된 바와 같은 방출 포트(550)의 추가적인 실시예를 도시한다. 방출 포트(550)는 전술한 방출 포트(400) 또는 다른 방출 포트와 대략 유사할 수 있다. 또한, 방출 포트(550)는 유동 채널(430)의 감소된 단면 영역(450)의 하류 및 출구 플랜지(420)의 상류측에 위치된 하류측 체크 밸브(560), 그리고 유동 채널(430)의 감소된 단면 영역(450)의 상류 및 입구 플랜지(410)의 하류측에 위치된 상류측 체크 밸브(570)를 포함할 수도 있다. 본원에서 다른 위치가 이용될 수도 있다.
하류측 체크 밸브(560)는 플랩퍼(flapper) 밸브(580) 등일 수도 있다. 다른 타입의 밸브가 본원에서 이용될 수도 있다. 역류 조건의 발생시에, 하류측 체크 밸브(560)가 하강되어 유동 채널(430)을 차단할 수도 있고 이어서 역류의 압력에 의해서 그 위치에서 유지될 수도 있다. 따라서, 출구 채널(360) 주위에 일반적으로 배치되고 그에 따라 체크 밸브가 내부에서 상승하는 고체(170)의 유동의 상단부에 근접하여야 하는 공지된(known) 체크 밸브보다, 하류측 체크 밸브(560)의 크기가 더 작을 수도 있다. 또한, 유동 채널(430)의 감소된 단면 영역(450)의 바로 하류측의 하류측 체크 밸브(560)의 위치는, 고체가 출구 채널(360) 내에서 압밀된(compacted) 조건 하에서 동작되어야 하는 것과 달리, 체크 밸브(560)가 희석된 상(dilute phase) 유동 조건 하에서 동작되는 것을 보장한다. 유사하게, 모든 역류 압력이 보다 작은 면적에 집중될 수 있는 동안 이러한 희석된 상이 주어진다면, 하류측 체크 밸브(560)가 보다 타이트하게(tightly) 폐쇄될 수도 있다.
상류측 체크 밸브(570)는 버터플라이 체크 밸브(590) 등을 포함할 수도 있다. 버터플라이 체크 밸브(590)는 스프링에 의해서 부하를 받을 수도 있다(spring loaded). 다른 타입의 밸브가 본원에서 이용될 수도 있다. 그에 따라, 상류측 체크 밸브(570)는 고체(170)의 유동이 이송 가스(180) 유동의 공급원 내로 유입되는 것을 방지한다.
또한, 방출 포트(550)는 출구 플랜지(420) 주위에 위치된 하류 차단 밸브(600) 및 입구 플랜지(410) 주위에 위치된 상류 차단 밸브(610)를 포함할 수도 있다. 차단 밸브(600, 610)는 방출 포트(550)를 격리시키기 위한 임의 배향의 볼 밸브, 나이프 게이트 밸브, 및/또는 다른 타입의 밸브를 포함할 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 일반적으로, 고체 공급기(300)는 출구 채널(360) 주위에 위치된 하나 이상의 질소 주입 포트(380)를 포함한다. 전반적으로 설명하면, 유동 경로(340)를 통한 역방향의 임의의 가스 누출이 불활성화되어 독성 또는 가연성을 가지지 않도록 보장하기 위해서, 질소 또는 다른 타입의 불활성 가스가 내부로 주입될 수도 있다. 하나의 선택사항은 출구 채널(360) 주위에 위치된 출구 채널 분배 링(620)의 이용이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 출구 채널 분배 링(620)은, 많은 수의 작은 직경의 홀(640)이 내부에 위치된 주입 층(630)을 포함하는 많은 수의 층을 포함할 수도 있다. 주입 홀(640)은 막힘을 최소화하기 위해서 고체의 유동 방향으로 각도를 이룰 수도 있다. 주입 홀(640)은 레이저 소결 기술 또는 다른 타입의 제조 기술에 의해서 만들어질 수도 있다. 제 2 층은 소결 금속 다공성 층(650)일 수도 있다. 소결 금속 다공성 층(650)은, 질소 또는 다른 가스가 통과할 수 있게 허용하면서도, 주입 층(630)을 위한 지지부를 제공할 수도 있다. 제 3 층이 개방형 분배 채널 층(660)이 될 수도 있다. 개방형 분배 채널 층(660)이 주입 포트(380)로부터 질소 또는 다른 가스를 이송할 수도 있다. 다른 구성이 본원에서 이용될 수도 있다.
방출 포트 분배 링(670)이 추가적인 대안이 될 수도 있다. 방출 포트 분배 링(670)이 방출 포트(400)의 하단부 표면 내에 위치되거나 그 내부로 통합도리 수도 있다. 도 11은 방출 포트 분배 링(670)의 예를 도시한다. 방출 포트 분배 링(670)은 많은 수의 홀(690)이 내부에 배치된 주입 층(680)을 포함할 수도 있다. 주입 층(680)이 분배 채널(700)에 의해서 둘러싸일 수도 있다. 분배 채널(700)이 주입 포트(380)와 연통될 수도 있다. 방출 포트 분배 링(670)의 이용에 의해서, 출구 채널 분배 링(620)에 대비하여 보다 더 용이한 접근이 제공될 수도 있다. 또한, 주입 홀(690)의 크기 및 통과하는 질소 또는 기타 가스의 유량에 따라서, 방출 포트 분배 링(670)은 또한 방출 포트(400)를 통과하는 고체(170)의 유동 내의 편중체들의 분할을 보조할 수도 있다. 다른 구성이 본원에서 이용될 수도 있다.
전술한 내용이 단지 본원의 특정 실시예와 관련된 것이고, 그리고 이하의 청구항 및 그 균등물에 의해서 규정되는 본원 발명의 전반적인 사상 및 범위를 벗어나지 않고도, 당업자에 의해서 수많은 변경예 및 변화예가 이루어질 수 있다는 것이 분명할 것이다.

Claims (20)

  1. 고체의 유동 및 이송 유체의 유동과 연통하는 고체 공급기에 있어서,
    상기 고체의 유동을 내부에 갖는 출구 채널, 및
    상기 출구 채널과 연통하는 방출 포트를 포함하고,
    상기 방출 포트는 상기 이송 유체의 유동과 연통하는 입구와 유동 채널을 더 포함하며,
    상기 유동 채널은 상기 입구에 비교할 때 감소된 단면 영역을 상기 출구 채널 주위에 포함하는
    고체 공급기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입구는 원형 입구 단면 영역을 포함하고, 상기 원형 입구 단면 영역은 상기 감소된 단면 영역보다 더 큰
    고체 공급기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방출 포트는 이송 라인과 연통하는 출구를 포함하는
    고체 공급기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 출구는 원형 출구 단면 영역을 포함하고, 상기 원형 출구 단면 영역은 상기 감소된 단면 영역보다 더 큰
    고체 공급기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 채널의 감소된 단면 영역은 직사각형 단면 영역을 포함하는
    고체 공급기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 채널은 이행(transitional) 입구 단면 영역 및 이행 출구 단면 영역을 포함하는
    고체 공급기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 채널은 가변적으로 감소되는 단면 영역을 포함하는
    고체 공급기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유동 채널은 가동형 플레이트를 내부에 포함하는
    고체 공급기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 채널은 하나 이상의 교반기를 내부에 포함하는
    고체 공급기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 교반기는 복수의 블레이드를 포함하는
    고체 공급기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 채널의 하류측에 위치된 하류측 체크 밸브 및 상기 유동 채널의 상류측에 위치된 상류측 체크 밸브를 더 포함하는
    고체 공급기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하류측 체크 밸브는 플랩퍼(flapper) 체크 밸브를 포함하는
    고체 공급기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 상류측 체크 밸브는 버터플라이(butterfly) 체크 밸브를 포함하는
    고체 공급기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 방출 포트 주위에 위치된 하나 이상의 차단 밸브를 더 포함하는
    고체 공급기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 출구 채널은 분배 링을 포함하는
    고체 공급기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 분배 링은 주입 층, 다공성 층 및 개방형 분배 채널 층을 포함하는
    고체 공급기.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 방출 포트는 분배 링을 포함하는
    고체 공급기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 분배 링은 주입 층 및 분배 채널을 포함하는
    고체 공급기.
  19. 이송 가스의 유동을 통해서 고체 공급기를 빠져나가는 고체의 유동을 원활하게 하는 방법에 있어서,
    상기 이송 가스의 유동을 상기 고체 공급기의 방출 포트에 제공하는 단계와,
    상기 이송 가스의 유동의 속도를 높이기 위해서 상기 방출 포트를 관통하는 유동 채널의 단면 영역을 감소시키는 단계와,
    상기 고체의 유동과 상기 이송 가스의 유동을 상기 유동 채널 내에서 병합하는 단계와,
    상기 이송 가스의 유동의 전단 작용에 의해서 상기 고체의 유동을 분할하는 단계를 포함하는
    고체의 유동을 원활하게 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 유동 채널 하류측의 방출 포트의 단면 영역을 증가시켜서 난류 소용돌이를 생성함으로써, 상기 고체의 유동과 상기 이송 가스의 유동의 추가적인 혼합을 촉진하여 상기 고체의 유동을 원활하게 하는 단계를 더 포함하는
    고체의 유동을 원활하게 하는 방법.
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